ამერიკული გუნდი გვთავაზობს ახალ მეთოდს მიკროდისკის ლაზერების დასარეგულირებლად

ჰარვარდის სამედიცინო სკოლის (HMS) და MIT გენერალური ჰოსპიტალის ერთობლივი კვლევითი ჯგუფი ამბობს, რომ მათ მიაღწიეს მიკროდისკის ლაზერის გამომუშავების დარეგულირებას PEC etching მეთოდის გამოყენებით, რაც "პერსპექტიულს" აქცევს ნანოფოტონიკისა და ბიომედიცინის ახალ წყაროს.

(მიკროდისკის ლაზერის გამომავალი შეიძლება დარეგულირდეს PEC etching მეთოდით)

მინდვრებშინანოფოტონიკადა ბიომედიცინა, მიკროდისკილაზერებიდა ნანოდისკის ლაზერები პერსპექტიული გახდასინათლის წყაროებიდა ზონდები. რამდენიმე პროგრამაში, როგორიცაა ჩიპზე ფოტონიკური კომუნიკაცია, ჩიპზე ბიოგამოსახულება, ბიოქიმიური ზონდირება და კვანტური ფოტონის ინფორმაციის დამუშავება, მათ უნდა მიაღწიონ ლაზერულ გამომუშავებას ტალღის სიგრძისა და ულტრა ვიწრო ზოლის სიზუსტის განსაზღვრაში. თუმცა, კვლავ რთულია ამ ზუსტი ტალღის სიგრძის მიკროდისკის და ნანოდისკის ლაზერების წარმოება ფართო მასშტაბით. ამჟამინდელი ნანოფაბრიკაციის პროცესები შემოაქვს დისკის დიამეტრის შემთხვევითობას, რაც ართულებს ტალღის სიგრძის მიღებას ლაზერული მასის დამუშავებასა და წარმოებაში. ახლა, ჰარვარდის სამედიცინო სკოლისა და მასაჩუსეტსის გენერალური საავადმყოფოს ველმანის ცენტრის მკვლევართა ჯგუფი.ოპტოელექტრონული მედიცინაშეიმუშავა ინოვაციური ოპტოქიმიური (PEC) ოქროვის ტექნიკა, რომელიც ეხმარება მიკროდისკის ლაზერის ლაზერის ტალღის სიგრძის ზუსტად დარეგულირებას სუბნანომეტრის სიზუსტით. ნამუშევარი გამოქვეყნებულია ჟურნალში Advanced Photonics.

ფოტოქიმიური გრავირება
გავრცელებული ინფორმაციით, გუნდის ახალი მეთოდი იძლევა მიკროდისკის ლაზერებისა და ნანოდისკის ლაზერული მასივების დამზადების საშუალებას ზუსტი, წინასწარ განსაზღვრული ემისიის ტალღის სიგრძით. ამ გარღვევის გასაღები არის PEC ოქროვის გამოყენება, რომელიც უზრუნველყოფს მიკროდისკის ლაზერის ტალღის სიგრძის დაზუსტების ეფექტურ და მასშტაბურ გზას. ზემოხსენებულ შედეგებში, ჯგუფმა წარმატებით მოიპოვა ინდიუმის გალიუმის არსენიდის ფოსფატირების მიკროდისკები, დაფარული სილიციით დაფარული ინდიუმის ფოსფიდის სვეტის სტრუქტურაზე. შემდეგ მათ დააკონკრეტეს ამ მიკროდისკების ლაზერული ტალღის სიგრძე ზუსტად განსაზღვრულ მნიშვნელობამდე, გოგირდის მჟავას განზავებულ ხსნარში ფოტოქიმიური გრავირების შესრულებით.
მათ ასევე გამოიკვლიეს სპეციფიკური ფოტოქიმიური (PEC) ოქროვების მექანიზმები და დინამიკა. საბოლოოდ, მათ გადაიტანეს ტალღის სიგრძეზე მორგებული მიკროდისკის მასივი პოლიდიმეთილსილოქსანის სუბსტრატზე, რათა წარმოექმნათ დამოუკიდებელი, იზოლირებული ლაზერული ნაწილაკები სხვადასხვა ლაზერული ტალღის სიგრძით. მიღებული მიკროდისკი გვიჩვენებს ლაზერული ემისიის ულტრა ფართოზოლოვანი გამტარუნარიანობასლაზერულისვეტზე ნაკლები 0,6 ნმ და იზოლირებული ნაწილაკი 1,5 ნმ-ზე ნაკლები.

კარის გახსნა ბიოსამედიცინო აპლიკაციებისთვის
ეს შედეგი ხსნის ბევრ ახალ ნანოფოტონურ და ბიოსამედიცინო აპლიკაციებს. მაგალითად, ცალკეული მიკროდისკის ლაზერები შეიძლება იყოს ფიზიკურ-ოპტიკური შტრიხკოდები ჰეტეროგენული ბიოლოგიური ნიმუშებისთვის, რაც საშუალებას აძლევს კონკრეტული ტიპის უჯრედების მარკირებას და კონკრეტული მოლეკულების დამიზნებას მულტიპლექსის ანალიზში. უჯრედის ტიპის სპეციფიკური მარკირება ამჟამად ხორციელდება ჩვეულებრივი ბიომარკერების გამოყენებით, მაგ. როგორც ორგანული ფტორფორები, კვანტური წერტილები და ფლუორესცენტური მძივები, რომლებსაც აქვთ ემისიის ხაზების ფართო სიგანე. ამრიგად, მხოლოდ რამდენიმე კონკრეტული ტიპის უჯრედის მონიშვნა შესაძლებელია ერთდროულად. ამის საპირისპიროდ, მიკროდისკის ლაზერის ულტრა ვიწრო ზოლის შუქის გამოსხივება შეძლებს უჯრედების მეტი ტიპის იდენტიფიცირებას ერთდროულად.
ჯგუფმა გამოსცადა და წარმატებით აჩვენა ზუსტად მორგებული მიკროდისკის ლაზერული ნაწილაკები, როგორც ბიომარკერები, გამოიყენეს ისინი კულტივირებული ნორმალური მკერდის ეპითელური უჯრედების MCF10A ეტიკეტისთვის. მათი ულტრა ფართოზოლოვანი ემისიით, ამ ლაზერებს შეუძლიათ პოტენციურად მოახდინოს რევოლუცია ბიოსენსინგში, დადასტურებული ბიოსამედიცინო და ოპტიკური ტექნიკის გამოყენებით, როგორიცაა ციტოდინამიკური გამოსახულება, ნაკადის ციტომეტრია და მულტი-ომიკის ანალიზი. ტექნოლოგია, რომელიც დაფუძნებულია PEC etching-ზე, აღნიშნავს მნიშვნელოვან წინსვლას მიკროდისკის ლაზერებში. მეთოდის მასშტაბურობა, ისევე როგორც მისი ქვენანომეტრის სიზუსტე, ხსნის ახალ შესაძლებლობებს ლაზერების უთვალავი გამოყენებისთვის ნანოფოტონიკასა და ბიოსამედიცინო მოწყობილობებში, აგრეთვე შტრიხკოდებს უჯრედების სპეციფიკური პოპულაციებისთვის და ანალიტიკური მოლეკულებისთვის.